聚二甲基矽氧烷複材之隔熱耐燒蝕性質

Insulation and Anti-Ablation Properties of PDMS Composite

陳怡汝(Yi-Ru Chen)

指導教授 ： 鄭國忠 ； 莊祖煌

國立臺北科技大學/工程學院/化學工程研究所/碩士(2007年)

摘要

本研究選用聚二甲基矽氧烷(PDMS)，加入不同比率之tetraethylorthosilicate (TEOS)，利用溶膠凝膠法製備有機無機混成材料，藉此建立溶膠-凝膠法製備二氧化矽/聚二甲基矽氧烷奈米混成複合材料之合成條件，並且量測其機械性質、熱分解和耐燒穿時間等特性，探討反應條件、催化劑溶劑含量、PDMS/TEOS比例。在室溫熟成型矽橡膠方面，根據實驗結果發現，以溶膠凝膠法製備之混成材料，當TEOS添加量於2%時，於抗張強度上可增加15%，楊氏模數更有54%的提升。利用穿透式電子顯微鏡觀察複合材料切片之形態，發現PDMS/TEOS/矽膠複合材料雖然發現有少數之大顆粒，但多為奈米級分散的型態。而在高溫熟成型矽橡膠方面一樣於添加量2%時有最佳的機械性質，當添加量為3%時，除了在燒穿時間上有有43%的提升，並在熱釋放率跟遮煙係數都有明顯的減低。最後嘗試用碳纖維作補強材料添加，發現當碳纖維添加量為10%時可以將楊氏模數提升到4.89MPa，並且在抗張強度上也可提升到10.63MPa，未來除機械性質的探討外，在熱性質方便還有許多值得深入研究的地方，本研究結果可以作為開發彈性體隔熱耐燒蝕複合材料之重要依據。

關鍵字

聚二甲基矽氧烷 ； 耐燒蝕 ； 奈米複合材料

並列摘要

In this study, organically modified silicate hybrid materials incorporating poly(dimethylsiloxane) (PDMS) into tetraethylorthosilicate (TEOS) were prepared by a sol-gel process. The mechanical and thermal properties, morphology, and anti-ablation of the hybrid materials were investigated. Room temperature vulcanized silicone rubber with the PDMS/TEOS hybrid, of which 2 wt% of TEOS, has higher tensile strength, increased with 15 %, and Young’s modulus, improved in 54% than the pure silicon rubber., high temperature vulcanized silicone rubber with the PDMS/TEOS hybrid, of which 3 wt% of TEOS, has more time to be ablated by flame. The heat release rate and external coefficient decay. Furthermore, the high temperature vulcanized silicone rubber with the carbon fiber, shows better mechanical properties than original one.

並列關鍵字

poly(dimethylsiloxane) ； anti-ablation ； nanocomposite

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